含高渗透率分布式光伏发电系统MPPT技术的研究
张倩涵 耿磊 魏冰雁 韩俊先
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张倩涵 耿磊 魏冰雁 韩俊先,. 含高渗透率分布式光伏发电系统MPPT技术的研究[J]. 发电技术与研究,2025.4. DOI:10.12721/ccn.2025.157292.
摘要: 随着工业产业的不断发展,全球化石能源已经告急,整个能源市场已经出现供不应求的情况,再加上传统的化石能源属于不可再生资源,这样快速、大量的开发与消耗局势如果持续下去将会影响整个人类社会的延续与发展。当前人们急需发展新能源与绿色能源产业,使用可再生资源代替不可再生资源,解决当前资源枯竭、环境恶化的发展状态。太阳能发电就是当前最具潜力的新能源产业,人们从太阳光中收集光能与热能,通过现代化技术实现能量转换,将太阳能供给各产业的生产。分布式光伏发电系统是应用于太阳能发电的重要系统,而MPPT技术在其中的应用则能够改善原本光伏发电系统运行的不稳定性,提升资源利用率。本文将介绍光伏发电系统的应用优势以及MPPT技术的作用,举例分析含高渗透率分布式光伏发电系统中MPPT技术的实践应用情况。
关键词: 高渗透率;分布式;光伏发电系统;MPPT技术
DOI:10.12721/ccn.2025.157292
基金资助:河北省邢台市科技局2020年《含高渗透率分布式光伏低压配电网电能监测系统应用研究》(2020ZC042)

引言部分

光伏发电产业以及相关技术不仅受到外国科研人员的重视,同样也受到我国能源产业的重视,当前国内光伏发展产业依托于相关市场政策已经取得了一定的成就,实现了稳定的光伏发电,极大的提升了太阳能资源的利用率,改善了国内能源市场环境与自然生态环境。分布式光伏发电系统以及MPPT技术的应用能够有效改善传统光伏发电中存在的发电效率不稳定问题,实现了并网的协调稳定运行,推动了分布式光伏发电的持续发展。

一、分布式光伏发电的应用优势

首先,分布式光伏发电相对于集中式系统相比,其并网的难度大大降低。光伏发电的建设场地本就受到太阳自然因素的限制,其中适合建立大型光伏发电基地的地区往往存在位置偏僻、地势复杂等特点,此时开展集中式并网建设的难度就非常大。分布式光伏发电系统的突破了传统集中式建设的局限性,可以直接在城市进行建设,实现与原电网的并网联通,极大得提升了能源利用率以及太阳能的开发效率。其次,大型集中式光伏基地的建设与并网改造所需成本极高,导致整个项目受到投资资金的限制,很多基地在建成投产后的多年依旧无法达到收支平衡。分布式光伏发电系统的整体投资要求比较低,体现出较高的经济效益,更加适合投产建设。最后,分布式光伏发电系统的建设与使用将直接关联到城市的单位、企业以及家庭中,这样就能够在不知不觉中深化人们对于光伏发电的理解与认知,提升人们的绿色节能以及环境保护意识,推动整个社会的持续发展[1]

二、光伏发电系统MPPT技术介绍

所谓的MPPT技术指的是光伏发电最大功率点跟踪技术,该技术在光伏发电系统中的应用能够提升发电的稳定性,改善系统发电效率,提升整体资源利用率。经过分析可知,当前使用的光伏电池输出的电流与电压之比并不是正比关系,反而呈现出曲线特征,也就说明光伏电池的输出存在变化性。具体来说,当电压较低时I-U趋近于线性关系,直到0.7倍开路电压后电流随电压的增长将会急剧降低,出现非线性输出情况,这样一来就出现了最大输出功率点。也就是说,光伏发电系统存在最大输出功率点,只有将发电工作控制在该点附近才能够发挥了光伏发电系统的最佳效用,达到最大的能源转化率。但光伏发电的最大输出功率点并不是一成不变的,其将会受到工作温度、光照情况等因素的影响发生变动,此时就需要MPPT技术对该点的变动位置进行跟踪,帮助发电系统时刻处于最佳的工作状态[2]

三、含高渗透率分布式光伏发电系统MPPT技术的应用

在考虑光伏发电与直流母线电压调节问题时,技术人员可引入直流母线电压控制环,并使用MPPT算法构建并联控制策略,实现不同运行模式对应策略的切换。针对系统的直流母线电压控制工作,系统将根据其实际运行状态进行模式判断与切换,当其处于并网运行状态或者电压稳定状态时,系统将采取MPPT策略进行控制。针对孤岛运行或者电压剧烈波动状态的直流配电网,系统则通过直流母线电压控制环实现电压控制与调节。具体结构如图1所示。针对光伏发电系统的多点接入情况,技术人员可采取基于下垂的对等控制思路,当系统负荷发生变化时不同发电单元将根据下垂系数进行负荷分配,同时调整工作点的位置,进而调整输出功率,达到整体功率平衡状态。这样的系统设计与技术应用体现出功率自动分配、响应速度较快等优势,但受到下垂控制的影响,系统直流母线电压会出现变化情况,这样就对中间层状态协调与控制功能提出了要求[3]

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图1 结构设计图

针对以上设计不足之处,技术人员可以改变基于模式切换的系统控制策略,合理应用MPPT技术构建一体化运行控制策略,避免出现因控制模式切换而导致的暂态波动、异常振荡等问题,具体结构设计如图2。                      

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图2 一体化运行控制策略结构设计

 结束语:

综上所述,光伏发电已经成为重要的能源产业发展方向,各企业也应重视绿色能源的开发,推动分布式光伏发电系统建设,合理应用MPPT技术,提升光伏发电的稳定性与效率性,促进光伏发电产业的建设与发展。

参考文献:

[1]李梁.分布式光伏发电系统的并网技术应用[J].电力设备管理,2021(07):102-103.

[2]王洋洋.分布式光伏并网发电系统控制技术研究[J].电子技术与软件工程,2021(12):214-215.

[3]朱文杰.分布式光伏发电系统的并网技术应用[J].集成电路应用,2020,37(09):76-77.

作者简介:张倩涵,出生年月:1990-05-27,女,汉族,籍贯:河北省邢台市,所在院校:河北机电职业技术学院,职称:讲师 学历:研究生,学位:硕士,研究方向:电气自动化技术。

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